张弦桁架钢结构雨棚施工技术分析

摘要：本文以某火车站张弦桁架钢结构雨棚建设为例，对无站台柱雨棚张弦桁架施工技术进行了探讨。在施工过程中通过合理设计控制张拉方案以及张拉顺序，从而有效地确保了张弦桁架施工的整体成型以及整个工程的质量。

关键词：张弦桁架；钢结构；雨棚；施工技术分析

中图分类号：TU391文献标识码： A

1、前言

张弦桁架是一种能够形成自平衡、大跨度预应力空间的混合结构体系。由于张弦桁架结构具有体系简单、受力明确等特点，并能极大的发挥其刚柔材料的优势而被广泛应用于大跨度、大空间结构的火车站、展览馆等设施[1-2]。当前，我国大型火车站无站台柱雨棚大都采用了张弦桁架钢结构，并取得了良好的应用效果。本文笔者根据自身工作的实践经验，从以下几个方面对张弦桁架钢结构雨棚设计进行探讨。

2、工程概况

某火车站改造工程包括了雨棚、地下通道等，本工程主要探讨其雨棚的改造。该火车站雨棚采用南北对称布置，无站台柱棚，整个工程长478 m，跨宽212m，整个无柱雨棚形成空间波浪造型（见图1）。

图1 某火车站雨棚张弦桁架示意图

3、预应力张弦桁架施工难点分析

3.1 施工难点

（1）该项工程在施工过程中，其预应力张弦桁架跨度和横向之间的距离都很大。因此，在张拉过程中容易造成工程整体的稳定性偏弱和结构构件横向失稳的现象[2]。

（2）由于张拉预应力对柱会产生额外的影响，因此，在施工过程中我们需要将支座首先设计成滑动支座，当上部结构安装完成后，再将滑动支座进行固定[2-3]。

（3）预应力在张拉的过程中，需要利用一些技巧和措施，保证拉索的同步张拉，这样才能使得撑杆受力均匀，工程结构更加完善。

3.2 施工总体思路

在本工程施工过程中，首先根据施工设计图纸、施工现场情况、吊装机械等，了解并熟悉张弦桁架钢构件加工图纸。张弦桁架分段后，在专业钢构件厂进行加工并运输到施工现场。再在施工现场搭建张弦桁架的胎架，并在胎架上实施焊接工序[1]。最后，待张弦桁架成型后在胎架上进行预应力初张拉和预应力的二次张拉。

4、施工安装

4.1 安装方法

张弦桁架上弦钢管桁架与两侧钢管混凝土柱焊接，拉索在三分节点上将其拉力分别置于两根钢拉杆上，在利用钢拉杆将力传到钢管桁架上弦杆与柱相交的节点部位。利用这种安装方法可以实现拉索与柱在连接后，形成一个稳定的体系，从而使得张拉施工工程变得便捷。当前，我国在张弦桁架结构工程的施工过程中，通常采用了“高空轨道滑移”法 [3]和“胎架焊接、地面张拉、整体吊装”法[3]，这两种技术在张弦桁架结构施工中都是较为成熟的技术。考虑到本工程结构自身的特点，我们选择了高空原位张拉方法。本工程采用分段施工 (见图2)。为了减少对车站运营的影响，采用了半跨施工，即先做好了桁架中部位置处支撑脚手架，再安装半跨钢管桁架[3-4]、拉索、撑杆(见图3)。这样就完成了整个结构的安装，同时也最大程度的降低了对火车站运营的影响。

图2 工程分段施工结构示意图图3 钢管桁架半跨结构示意图

4.2 钢拉索的施工

钢拉索的施工分为三个部分进行，分别是对张拉设备的标定、张拉工装、钢拉索张拉控制等。下面，笔者进行详细阐述：

第一步，张拉设备的标定。这一步主要是完成对油泵、千斤顶等张拉设备的标定。完成对设备的标定，是为了在施工过程中，由标定曲线就可以确定张拉控制力[3]。在施工之前，提前将这些有价值的数值显示在泵顶标牌上，就能极大的简化造作步骤，提高工作效率。

第二部，张拉工装。张拉工装包括了千斤顶、张拉套简、张拉杆、索体等部分（见图4），在施工过程中，通过相关的设备可以实现对张拉杆的微调[2-4]。在这一部分施工过程中，是通过对拉索索头的张拉而完成对预应力的施工。

第三部，钢拉索张拉控制。在工程施工过程中，通过对钢拉索张拉的控制，实现了逐级累进的张拉方式（见图5）。其操作是先张拉一榀桁架拉索拉力，当其达到设计拉力70％后，再进行第二榀的张拉，同样时其达到设计拉力70％。再重新张拉第一榀到设计拉力，接着张拉第三榀到设计拉力的70％，再重新张拉第二榀到设计拉力[3-4]。通过这样的方式逐步完成对整个工程的施工，从而很好地确保了工程的质量。

图4 钢拉索张拉工装示意图 图5 钢拉索张拉控制示意图

5、结束语

总而言之，张弦桁架钢结构体系由于其自身的独特性，其应用极为广泛。本工程在施工过程中，通过合理设计控制张拉方案以及张拉顺序，从而有效地确保了张弦桁架施工的整体成型以及整个工程的质量。通过本次工程的具体施工，笔者总结出了以下几点经验：

（1）张弦桁架施工过程中，工程控制的重点和难点是预应力张拉。在这个过程中需要考虑工程的整体设计以及施工现场的实际情况，确保预应力张拉到位，从而提高工程施工的质量。

（2）桁架吊装应该进行统一的作业，并要选择合理的吊装顺序、屋面构件的安装顺序，通过这样的措施才能最大限度的减小屋架的变形，确保工程的质量。

参考文献：

1、饶益民，焦挺，钱建. 银川火车站雨篷大跨度张弦桁架施工技术[J]-施工技术2011,40(22)

2、王玉生，高良，黄利顺. 大连北站大跨度张弦桁架施工技术[J]-施工技术2012,41(9)

3、曹丙海. 徐州火车站张弦桁架雨棚施工技术研究山西建筑2012,38(20)

4、朱丹晖，淳于铭，张秀山. 张弦桁架钢结构雨棚设计[J]-铁道标准设计2012(10)

5、李维滨，施骏，郭正兴. 大跨度张弦桁架预应力张拉控制研究[J]-东南大学学报（自然科学版）2003(05)

6、李维滨，高飞，施骏. 超大跨度预应力张弦桁架结构施工[J]-施工技术 2003(07)